Астрономы видят пробуждение массивной черной дыры в реальном времени

В конце 2019 года галактика SDSS1335+0728 внезапно начала сиять ярче, чем когда-либо прежде, и была классифицирована как имеющая активное галактическое ядро, питаемое массивной черной дырой в ядре галактики. Впервые пробуждение массивной черной дыры наблюдалось в реальном времени. Впечатление этого художника показывает растущий диск материала, втягиваемый черной дырой, питающийся газом, имеющимся в ее окружении, заставляя галактику светиться. Автор: ESO/M. Kornmesser

В конце 2019 года ранее ничем не примечательная галактика SDSS1335+0728 внезапно начала сиять ярче, чем когда-либо прежде. Чтобы понять, почему, астрономы использовали данные нескольких космических и наземных обсерваторий, в том числе Очень Большого Телескопа Европейской Южной Обсерватории (VLT ESO), чтобы проследить, как менялась яркость галактики. В опубликованном сегодня исследовании они пришли к выводу, что стали свидетелями изменений, никогда ранее не наблюдавшихся в галактике — вероятно, результат внезапного пробуждения массивной черной дыры в ее ядре.

«Представьте, что вы наблюдали далекую галактику в течение многих лет, и она всегда казалась спокойной и неактивной», — говорит Паула Санчес Саес, астроном ESO в Германии и ведущий автор исследования, принятого к публикации в журнале Astronomy & Astrophysicals. «Внезапно его [ядро] начинает демонстрировать резкие изменения яркости, в отличие от любых типичных событий, которые мы видели раньше».

Именно это произошло с SDSS1335+0728, который теперь классифицируется как имеющий активное галактическое ядро (АЯГ) — яркую компактную область, питаемую массивной черной дырой, — после того, как он резко увеличил яркость в декабре 2019 года.

Некоторые явления, такие как взрывы сверхновых или приливные разрушения (когда звезда приближается слишком близко к черной дыре и разрывается на части), могут вызвать внезапное загорание галактик. Но эти изменения блеска обычно длятся всего несколько десятков или, самое большее, несколько сотен дней. SDSS1335+0728 продолжает становиться ярче и сегодня, спустя более четырех лет после того, как его впервые увидели «включившимся». Более того, изменения, обнаруженные в галактике, расположенной на расстоянии 300 миллионов световых лет в созвездии Девы, не похожи ни на что, наблюдавшееся ранее, что указывает астрономам на другое объяснение.

Команда попыталась понять эти изменения яркости, используя сочетание архивных данных и новых наблюдений с нескольких объектов, включая инструмент X-shooter на VLT ESO в чилийской пустыне Атакама. Сравнивая данные, полученные до и после декабря 2019 года, они обнаружили, что SDSS1335+0728 теперь излучает гораздо больше света в ультрафиолетовом, оптическом и инфракрасном диапазонах. Галактика также начала излучать рентгеновские лучи в феврале 2024 года.

«Наиболее реальный вариант объяснения этого явления заключается в том, что мы видим, как [ядро] галактики начинает проявлять (...) активность», — говорит соавтор Лорена Эрнандес Гарсия из MAS и Университета Вальпараисо в Чили. «Если это так, то это будет первый раз, когда мы увидим активацию массивной черной дыры в реальном времени».

Массивные черные дыры, массы которых более чем в сто тысяч раз превышают массу нашего Солнца, существуют в центре большинства галактик, включая Млечный Путь.

«Эти гигантские монстры обычно спят и не видны напрямую», — объясняет соавтор Клаудио Риччи из Университета Диего Порталеса, также в Чили. «В случае SDSS1335+0728 мы смогли наблюдать пробуждение массивной черной дыры, [которая] внезапно начала питаться газом, доступным в ее окрестностях, став очень яркой».

«[Этот] процесс (...) никогда раньше не наблюдался», — говорит Эрнандес Гарсия. Предыдущие исследования сообщали, что неактивные галактики становятся активными через несколько лет, но это первый раз, когда сам процесс — пробуждение черной дыры — наблюдается в реальном времени. Риччи, который также является сотрудником Института астрономии и астрофизики Кавли при Пекинском университете, Китай, добавляет: «Это то, что может случиться и с нашим собственным Sgr A*, массивной черной дырой (...), расположенной в центре нашей галактики», но неясно, насколько вероятно, что это произойдет.

Последующие наблюдения все еще необходимы, чтобы исключить альтернативные объяснения. Другая возможность заключается в том, что мы наблюдаем необычно медленное приливное разрушение или даже новое явление. Если это действительно приливное разрушение, то это будет самое продолжительное и слабое подобное событие, которое когда-либо наблюдалось.

«Независимо от характера изменений, [эта галактика] предоставляет ценную информацию о том, как черные дыры растут и развиваются», — говорит Санчес Саес. «Мы ожидаем, что такие инструменты, как [MUSE на VLT или на предстоящем Чрезвычайно Большом Телескопе (ELT)] будут ключевыми в понимании [почему галактика становится ярче]».

Это исследование было представлено в статье под названием «SDSS1335+0728: Пробуждение черной дыры размером ~ 10 ⁶ M⊙», опубликованной в журнале Astronomy & Astrophysicals.

Больше информации: SDSS1335+0728: The awakening of a ∼ 10 ⁶ M⊙ black hole, Astronomy & Astrophysics (2024).

Источник: ESO